功能梯度材料(Functionally Graded Material,简称FGM)是一种新型复合材料,通常由金属类材料和非金属类材料组成,并可根据不同工程环境、不同应用背景调节FGM结构的内部材料组成成分来满足工程的设计要求,在交通、建筑、航空航天等领域有广阔的应用前景。因此,对FGM结构力学性能的研究对FGM在工程中的实际推广使用有重要的理论和工程价值。本文的工作内容主要包括:(1)基于复合材料薄板理论和一阶活塞理论,考虑热传导作用,建立超音速气流作用下粘贴压电层的功能梯度材料板构件在气动/电/热/机复合荷载作用下的力学模型;(2)分析马赫数、气流偏角等因素对FGM板结构振动、屈曲和颤振的影响;(3)讨论预加电压对FGM板结构振动、屈曲及颤振特性的影响,并讨论其对FGM板颤振的抑制效果;(4)研究超音速气流作用下表面粘贴压的电层FGM板结构在几种交通工程实际中表现出的性能。本文基于复合材料薄板理论和一阶活塞理论,建立了FGM板结构的运动控制方程,并结合Galerkin方法导出了FGM板结构自由振动、动力响应、屈曲和颤振问题的解,为本文的工作提供了高效可靠的分析手段。根据推导出的理论结果,结合工程实际情况,重点分析了FGM板结构在基础工程、桥梁工程、动力传送系统等交通工程结构中表现出的力学特性,并讨论其与普通材料相比所具有的优势:(1)FGM板结构比普通钢制材料在粘弹性地基条件下可承受更大的温度荷载;(2)FGM板结构比普通桥梁钢制材料可承受更大的冲击力;(3)FGM板结构受到如风荷载和机械荷载等外部荷载作用时有更好的变形能力;(4)FGM板结构比普通材质板可抵抗更高的轴向运动速度,不易发生屈曲;(5)FGM板结构与普通材料板相比,有更多更灵活的组合方式。基于本文所使用的理论方法和工程实际研究对象,用计算机语言编制相应的程序包,为本文推算出较为准确的结果。本文的研究成果有助于为FGM板结构在交通工程结构中的应用打下基础,并对板结构振动、屈曲及颤振等力学性能的研究有一定的指导作用。